Hastighetssensorer
Tachogeneratorer—lågeffekt DC och AC elektriska maskiner—används som rotationshastighetssensorer i automationssystem. Varvräknarbryggor används för att omvandla elmotorers rotationshastighet till spänning.
DC tachogeneratorer
DC-tachogeneratorer, beroende på excitationsmetoden, är av två typer: magnetoelektriska (exciterade av permanentmagneter) och elektromagnetiska (exciterade av en speciell spole) (fig. 1 a, b).
Tachogeneratorns utspänning vid konstant magnetiseringsström Uout = E — IRi = hereω — IRI am
där Ce = (UI am — II amRI am)/ω — en maskinkonstant som bestäms av passdata.
Vid tomgång (I= 0) är spänningen Uout = E = Ceω... Därför är den statiska karakteristiken för tachogeneratorn Uout = e (ω) vid tomgång linjär, eftersom Ce = const (rät linje I, fig. 1, c) .
Ris. 1. Roterande sensorer (DC-takometriska generatorer): a) med permanentmagnetexcitering, b) med elektromagnetisk excitation, c) statisk karakteristik
Under belastning blir den statiska karakteristiken olinjär (kurva 2).dess lutning ändras, vilket är en konsekvens av ankarreaktionen och spänningsfallet i ankarlindningen på tachogeneratorn. I riktiga tachogeneratorer finns det ett spänningsfall på borstarna, vilket leder till utseendet av okänsliga ungdomar (kurva 3).
För att minska förvrängningen av de statiska egenskaperna hos tachogeneratorer används de vid låga belastningar (Azn = 0,01 - 0,02 A). Armaturkretsström Azi = E / (Ri + Rn) och utgångsspänning Uout = E — IRi = härω — IRI am.
DC tachogeneratorer används i stor utsträckning i automatiska styrsystem för elektriska drivningar såsom hastighetssensorer. Deras fördelar är låg tröghet, hög noggrannhet, liten storlek och vikt, och för magnetoelektriska tachogeneratorer finns det heller ingen strömkälla. Nackdelen är närvaron av en samlare med penslar.
AC tachogeneratorer
Synkrona tachogeneratorer är en enfasig synkronmaskin med en rötor i form av en permanentmagnet (Fig. 2, a) I synkrona tachogeneratorer med en förändring i vinkelhastigheten ändras också frekvensen på utspänningen med amplituden. Statiska egenskaper är icke-linjära. Dynamiskt synkrona tachogeneratorer är icke-tröghetselement.
En asynkron tachogenerator är en tvåfasig asynkron maskin med en ihålig icke-magnetisk rötor (fig. 2, b). På statorn till den asynkrona tachogeneratorn finns två lindningar förskjutna med 90 (excitering av OF och avgasgeneratorn). OB-spolen är ansluten till en AC-källa.
Ris. 2. Växelströmsvarvräknare: a — synkron, b — asynkron
En EMF induceras i avgasspolen, som är utgången, när rotorn roterar. transformation och rotation.Under påverkan av en elektromotorisk kraft roterar tachogeneratorns utgång och det finns en spänning Uout.
Den statiska egenskapen hos en asynkron tachogenerator är också icke-linjär. När du ändrar rotorns rotation ändras utgångsspänningens fas med 180 °.
Asynkrona tachogeneratorer används som sensorer för vinkelhastighet, rotationshastighet och acceleration. I det andra fallet är excitationsspolen för den asynkrona tachogeneratorn ansluten till en likströmskälla.
Fördelarna med asynkrona tachogeneratorer är tillförlitlighet, låg tröghet Nackdelar — närvaron av kvarvarande EMF vid utgången. med stationär rotor, relativt stora dimensioner.
Takometriska broar
DC- och AC-varvräknarbryggor används i automationssystem för att ge feedback på elmotorers rotationshastighet. Detta gör det möjligt att förenkla systemet, eftersom det inte finns något behov av en extra elektrisk maskin - en tachogenerator. Detta minskar den statiska och dynamiska belastningen på den verkställande motorn.
DC-takometriska bryggan är en speciell bryggkrets (fig. 3, a), i en av armarna vars ankare motorn Ri ingår, och i andra - motstånd R1, R2, Rp. En nätspänning U appliceras på bryggans diagonal ab, som försörjer motorns ankare, och spänningen tas bort från diagonalen cd U i proportion till vinkelhastigheten ω.
Ris. 3. DC-varvräknarbrygga (a) och beröringsfri mätanordning för en asynkronmotors rotationshastighet (b)
Om det inte finns någon ström i utgångskretsen, då
Att lösa det gemensamma ekvationssystemet får vi
Varvräknarbrygga utspänning
där Ktm är transmissionskoefficienten för varvräknarbryggan.
Felet på varvräknarbryggan är ± (2 — 5)%. Dynamiska DC-varvräknarbryggor är icke-tröghetskopplingar.
För att styra hastigheten på rotorn på en asynkron elektrisk motor används en beröringsfri mätanordning (fig. 3, b), som innehåller en mättransformator av ström TA och en TV med spänning.